升力反馈减摇鳍系统的研究及随动系统的改造

【摘要】： 减摇鳍作为船舶的主要减摇装置，已经被使用了70多年，其优良的减摇效果已经得到公认。但它并非十全十美，仍然存在着许多需要改进的地方。目前使用的绝大多数减摇鳍都是角度反馈系统，它通过鳍的转角来计算控制力矩。这样就存在一些不足之处，因为鳍上产生的升力和鳍角的对应关系主要靠鳍的静态水动力试验得到。而鳍的水动力试验存在着很大的误差，特别是在动态条件下，鳍的水动力特性测试更困难，所以这种通过计算求得控制力矩的方法产生的鳍升力无法很好地抵消波浪力矩，因而影响了减摇效果。如果我们能够直接测得鳍上产生的升力，就可以避开鳍角转化为升力时的诸多不确定因素，这就是升力反馈减摇鳍系统的基本思想。 升力控制减摇鳍是一种全新的减摇鳍，它从控制原理上对传统的减摇鳍作了改进，具有很多的优点。升力减摇鳍的研制，对于更好的发挥减摇鳍的作用，进一步提高减摇效果具有重要意义。 在目前生产装船的减摇鳍控制系统中，随动系统的电路始终是由模拟器件构成。模拟电路的缺点显而易见，在控制精度和可靠性、灵活性方面都有局限性。随着电子技术的迅猛发展，减摇鳍系统也需要不断完善和改进，而随动系统的改造就成为必然。 随动系统改造的方向应该是在原有优点的基础上，弥补其不足，也就是提高系统的可靠性、精度以及灵活性。在这种考虑的基础上，我们选定可编程控制器对减摇鳍原有的随动系统进行替换改造。 本课题主要完成以下工作： 1．结合国外科研机构对同类减摇鳍的研究，对照角度反馈减摇鳍系统，对升力减摇鳍的结构和组成作进一步的讨论和改善，最终提出一个工程化的设计。 2．结合减摇鳍系统，较全面地研究了可编程控制器(PLC)的特点、原理以及在减摇鳍系统中的应用，提出了在减摇鳍系统中应用可编程控制器的必要性。 3．选用日本松下公司的FPO系列PLC对减摇鳍的原有随动系统进行替代改造，在实现原有功能的基础上进一步完善。对设计完成后的随动系统进行测试，验证其是否符合减摇鳍系统的工作要求。 4．提出了将PLC应用于减摇鳍控制器的设计，完成前期准备工作，为 哈尔滨工程大学硕士学位论文 下一步将PLC应用于整个船舶减摇控制系统打好基础。